Conversion ng Formulation para sa Halogen-Free Flame Retardant PVC Leather

Conversion ng Formulation para sa Halogen-Free Flame Retardant PVC Leather

Panimula

Gumagawa ang kliyente ng flame-retardant PVC leather at dating ginamit na antimony trioxide (Sb₂O₃). Nilalayon na nila ngayon na alisin ang Sb₂O₃ at lumipat sa mga halogen-free flame retardant. Kasama sa kasalukuyang formulation ang PVC, DOP, EPOXY, BZ-500, ST, HICOAT-410, at antimony. Ang paglipat mula sa isang antimony-based na PVC leather formulation tungo sa isang halogen-free flame-retardant system ay kumakatawan sa isang makabuluhang teknolohikal na pag-upgrade. Ang pagbabagong ito ay hindi lamang sumusunod sa lalong mahigpit na mga regulasyon sa kapaligiran (hal., RoHS, REACH) ngunit pinahuhusay din ang "berde" na imahe ng produkto at pagiging mapagkumpitensya sa merkado.

Mga Pangunahing Hamon

1. Pagkawala ng Synergistic Effect:
   • Ang Sb₂O₃ ay hindi isang malakas na flame retardant sa sarili nitong ngunit nagpapakita ng mahusay na synergistic na flame-retardant effect na may chlorine sa PVC, na makabuluhang nagpapabuti sa kahusayan. Ang pag-alis ng antimony ay nangangailangan ng paghahanap ng alternatibong sistemang walang halogen na gumagaya sa synergy na ito.
2. Kahusayan ng Flame Retardancy:
   • Ang mga flame retardant na walang halogen ay kadalasang nangangailangan ng mas mataas na loading para makamit ang katumbas na mga rating na flame-retardant (hal., UL94 V-0), na maaaring makaapekto sa mga mekanikal na katangian (lambot, tensile strength, elongation), processing performance, at gastos.
3. Mga Katangian ng Balat ng PVC:
   • Ang PVC na katad ay nangangailangan ng mahusay na lambot, pakiramdam ng kamay, pagtatapos sa ibabaw (embossing, gloss), paglaban sa panahon, paglaban sa paglipat, at kakayahang umangkop sa mababang temperatura. Ang bagong formulation ay dapat mapanatili o malapit na tumugma sa mga katangiang ito.
4. Pagganap ng Pagproseso:
   • Ang mataas na pagkarga ng mga halogen-free filler (hal., ATH) ay maaaring makaapekto sa daloy ng pagkatunaw at katatagan ng pagproseso.
5. Mga Pagsasaalang-alang sa Gastos:
   • Ang ilang mga high-efficiency na halogen-free flame retardant ay mahal, na nangangailangan ng balanse sa pagitan ng pagganap at gastos.

Diskarte sa Pagpili para sa Halogen-Free Flame Retardant System (para sa PVC Artificial Leather)

1. Pangunahing Flame Retardants – Metal Hydroxides

• Aluminum Trihydroxide (ATH):
  • Karamihan sa karaniwan, cost-effective.
  • Mekanismo: Endothermic decomposition (~200°C), naglalabas ng singaw ng tubig upang palabnawin ang mga nasusunog na gas at oxygen habang bumubuo ng proteksiyon na layer sa ibabaw.
  • Mga Kakulangan: Mababang kahusayan, kailangan ng mataas na pagkarga (40–70 phr), makabuluhang binabawasan ang lambot, pagpahaba, at kakayahang maproseso; mababa ang temperatura ng agnas.
• Magnesium Hydroxide (MDH):
  • Mas mataas na temperatura ng decomposition (~340°C), mas angkop para sa pagproseso ng PVC (160–200°C).
  • Mga Kakulangan: Kailangan ng mga katulad na mataas na loading (40–70 phr); bahagyang mas mataas ang gastos kaysa sa ATH; maaaring magkaroon ng mas mataas na moisture absorption.

Diskarte:

• Mas gusto ang MDH o isang ATH/MDH na timpla (hal., 70/30) upang balansehin ang gastos, kakayahang umangkop sa temperatura ng pagproseso, at pagkaantala ng apoy.
• Pinapabuti ng ATH/MDH ang surface-treated (hal., silane-coupled) sa pagiging tugma sa PVC, pinapagaan ang pagkasira ng ari-arian, at pinahuhusay ang flame retardancy.

2. Flame Retardant Synergists

Upang bawasan ang pangunahing pag-load ng flame retardant at pagbutihin ang kahusayan, mahalaga ang mga synergist:

• Phosphorus-Nitrogen Flame Retardants: Tamang-tama para sa mga PVC system na walang halogen.
  • Ammonium Polyphosphate (APP): Nagpo-promote ng charring, na bumubuo ng intumescent insulating layer.
    • Tandaan: Gumamit ng mga gradong lumalaban sa mataas na temperatura (hal., Phase II, >280°C) upang maiwasan ang pagkabulok sa panahon ng pagproseso. Maaaring makaapekto ang ilang APP sa transparency at water resistance.
  • Aluminum Diethylphosphinate (ADP): Lubos na mahusay, mababang loading (5–20 phr), minimal na epekto sa mga katangian, magandang thermal stability.
    • Kakulangan: Mas mataas na gastos.
  • Phosphate Esters (hal., RDP, BDP, TCPP): Gumagana bilang plasticizing flame retardant.
    • Mga Pros: Dual role (plasticizer + flame retardant).
    • Cons: Ang mga maliliit na molekula (hal., TCPP) ay maaaring mag-migrate/mag-volatilize; Ang RDP/BDP ay may mas mababang kahusayan sa plasticizing kaysa sa DOP at maaaring mabawasan ang mababang-temperatura na flexibility.
• Zinc Borate (ZB):
  • Murang gastos, multifunctional (flame retardant, smoke suppressant, char promoter, anti-dripping). Mahusay na nag-synergize sa ATH/MDH at phosphorus-nitrogen system. Karaniwang naglo-load: 3–10 phr.
• Zinc Stannate/Hydroxy Stannate:
  • Mahusay na smoke suppressant at flame retardant synergists, partikular para sa chlorine-containing polymers (hal. PVC). Maaaring bahagyang palitan ang synergistic na papel ng antimony. Karaniwang naglo-load: 2–8 phr.
• Mga Molybdenum Compound (hal., MoO₃, Ammonium Molybdate):
  • Malakas na smoke suppressant na may flame retardant synergy. Karaniwang naglo-load: 2–5 phr.
• Mga Nano Filler (hal., Nanoclay):
  • Ang mababang loading (3–8 phr) ay nagpapabuti sa flame retardancy (char formation, pinababang heat release rate) at mechanical properties. Ang pagpapakalat ay kritikal.

3. Mga Smoke Suppressant

Ang PVC ay gumagawa ng mabigat na usok sa panahon ng pagkasunog. Ang mga pormulasyon na walang halogen ay kadalasang nangangailangan ng pagsugpo sa usok. Ang mga zinc borate, zinc stannate, at molibdenum compound ay mahusay na mga pagpipilian.

Iminungkahing Halogen-Free Flame Retardant Formulation (Batay sa Orihinal na Pormulasyon ng Kliyente)

Target: Makamit ang UL94 V-0 (1.6 mm o mas makapal) habang pinapanatili ang lambot, kakayahang maproseso, at mga pangunahing katangian.

Mga pagpapalagay:

• Orihinal na pagbabalangkas:
  • DOP: 50–70 phr (plasticizer).
  • ST: Malamang stearic acid (lubricant).
  • HICOAT-410: Ca/Zn stabilizer.
  • BZ-500: Malamang isang pampadulas/pantulong sa pagproseso (upang kumpirmahin).
  • EPOXY: Epoxidized soybean oil (co-stabilizer/plasticizer).
  • Antimony: Sb₂O₃ (aalisin).

1. Inirerekomendang Formulation Framework (bawat 100 phr PVC resin)

2. Halimbawang Pagbubuo (Nangangailangan ng Optimization)

Mga Hakbang sa Pagpapatupad ng Kritikal

1. Kumpirmahin ang Mga Detalye ng Raw Material:
   • Linawin ang mga kemikal na pagkakakilanlan ngBZ-500atST(kumunsulta sa mga datasheet ng supplier).
   • I-verify ang eksaktong pag-load ngDOP,EPOXY, atHICOAT-410.
   • Tukuyin ang mga kinakailangan ng kliyente: Target na flame retardancy (hal, UL94 kapal), lambot (tigas), aplikasyon (awtomatiko, muwebles, bag?), mga espesyal na pangangailangan (cold resistance, UV stability, abrasion resistance?), mga limitasyon sa gastos.
2. Pumili ng Mga Tukoy na Marka ng Flame Retardant:
   • Humiling ng mga sample ng flame retardant na walang halogen na ginawa para sa PVC leather mula sa mga supplier.
   • Unahin ang surface-treated na ATH/MDH para sa mas mahusay na dispersion.
   • Para sa APP, gumamit ng mga gradong lumalaban sa mataas na temperatura.
   • Para sa mga phosphate ester, mas gusto ang RDP/BDP kaysa sa TCPP para sa mas mababang paglipat.
3. Lab-Scale Testing at Optimization:
   • Maghanda ng maliliit na batch na may iba't ibang loading (hal., ayusin ang mga ratio ng MDH/APP/ZB/ZS).
   • Paghahalo: Gumamit ng mga high-speed mixer (hal., Henschel) para sa pare-parehong dispersion. Magdagdag muna ng mga likido (plasticizer, stabilizer), pagkatapos ay mga pulbos.
   • Pagproseso ng Mga Pagsubok: Pagsubok sa kagamitan sa produksyon (hal., Banbury mixer + calendering). Subaybayan ang oras ng plastification, matunaw ang lagkit, metalikang kuwintas, kalidad ng ibabaw.
   • Pagsubok sa Pagganap:
     • Pagpapahina ng apoy: UL94, LOI.
     • Mga mekanikal na katangian: Katigasan (Shore A), lakas ng makunat, pagpahaba.
     • Lambot/pakiramdam ng kamay: Subjective + hardness tests.
     • Kakayahang umangkop sa mababang temperatura: Cold bend test.
     • Thermal stability: Congo red test.
     • Hitsura: Kulay, gloss, embossing.
     • (Opsyonal) Densidad ng usok: NBS smoke chamber.
4. Pag-troubleshoot at Pagbalanse:

5. Pilot & Production: Pagkatapos ng lab optimization, magsagawa ng mga pilot trial para i-verify ang stability, consistency, at cost. I-scale up lang pagkatapos ng validation.

Konklusyon

Ang paglipat mula sa antimony-based sa halogen-free flame-retardant PVC leather ay magagawa ngunit nangangailangan ng sistematikong pag-unlad. Pinagsasama ng core approach ang mga metal hydroxides (mas maganda ang surface-treated MDH), phosphorus-nitrogen synergists (APP o ADP), at multifunctional smoke suppressants (zinc borate, zinc stannate). Kasabay nito, kritikal ang pag-optimize ng mga plasticizer, stabilizer, lubricant, at mga tulong sa pagproseso.

Mga Susi sa Tagumpay:

1. Tukuyin ang malinaw na mga target at hadlang (pagpapatigil ng apoy, mga katangian, gastos).
2. Pumili ng mga napatunayang halogen-free flame retardant (mga filler na ginagamot sa ibabaw, high-temp APP).
3. Magsagawa ng mahigpit na pagsusuri sa lab (pagpapatigil ng apoy, mga katangian, pagproseso).
4. Tiyakin ang pare-parehong paghahalo at pagkakatugma ng proseso.

   More info., you can contact lucy@taifeng-fr.com